JP2017059646A - Magnetic composite material, inductor element and manufacturing method for magnetic composite material - Google Patents

Magnetic composite material, inductor element and manufacturing method for magnetic composite material Download PDF

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耕一 原田
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倫浩 末綱
朋子 江口
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朋子 江口
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利英 高橋
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic composite material with a low coercive force.SOLUTION: The magnetic composite material includes a plurality of magnetic metal particles containing at least one type of magnetic metal selected from Fe, Ni and Co; at least one type selected from metal oxide, nitride, carbide and fluoride. An average grain diameter of the magnetic composite material is 0.1 μm to 40 μm and an average grain diameter of each of the plurality of magnetic metal particles in a surface of the magnetic composite material is not more than 80 nm.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施の形態は、磁性複合材料、インダクタ素子及び磁性複合材料の製造方法に関する。   Embodiments described herein relate generally to a magnetic composite material, an inductor element, and a method for manufacturing a magnetic composite material.

近年、通信情報の急増に伴い電子通信機器の小型化、軽量化が図られている。これに伴って、電子部品の小型化、軽量化が望まれている。   In recent years, with the rapid increase in communication information, electronic communication devices have been reduced in size and weight. In connection with this, size reduction and weight reduction of an electronic component are desired.

通常の高透磁率部材は、Fe,Coを成分とする金属もしくは合金、その酸化物である。金属もしくは合金の高透磁率部材は、周波数が高くなると渦電流による伝送損失が顕著になるため、部品としては使用することが困難になる。一方、フェライトに代表される酸化物の磁性体を部品として用いた場合、高抵抗であるため渦電流による損失は抑えられるが、共鳴周波数が数百MHzであるため、高周波では共鳴による伝送損失が顕著になり使用が困難になる。このため、部品として、高周波に対しても使用できる損失を極力抑えた絶縁性の高透磁率部材が求められている。   A normal high magnetic permeability member is a metal or alloy containing Fe or Co as a component, or an oxide thereof. A metal or alloy high permeability member becomes difficult to use as a component because the transmission loss due to eddy current becomes significant as the frequency increases. On the other hand, when an oxide magnetic material typified by ferrite is used as a component, loss due to eddy current is suppressed because of high resistance, but since the resonance frequency is several hundred MHz, transmission loss due to resonance is high at high frequencies. It becomes noticeable and difficult to use. For this reason, as a component, an insulating high magnetic permeability member that suppresses a loss that can be used even for a high frequency as much as possible is required.

このような高透磁率部材を作製する試みとして、スパッタ法などの薄膜技術を用いて高透磁率ナノグラニュラー材料が作製されており、高周波域においても優れた特性を示すことが確認されている。しかしながら、グラニュラー構造では高抵抗を保ったまま磁性微粒子の体積百分率を向上させることは難しく、更には部品としての体積を得ることが難しいために、現状薄膜技術で部品を作製することは困難であると考えられる。   As an attempt to produce such a high magnetic permeability member, a high magnetic permeability nano-granular material has been produced using thin film technology such as sputtering, and it has been confirmed that it exhibits excellent characteristics even in a high frequency region. However, in the granular structure, it is difficult to improve the volume percentage of the magnetic fine particles while maintaining high resistance, and furthermore, it is difficult to obtain the volume as a component, so it is difficult to produce the component with the current thin film technology. it is conceivable that.

そこで磁性金属材料をナノ粒子化してこれを絶縁体に分散して高透磁率厚膜ナノグラニュラー材を作製しようという試みがある。本材料を用いた場合、様々なアンテナ試作の結果、ヘリカルアンテナの磁心として使用すると小型で受信感度の高い高性能のアンテナが実現する可能性があるとされている。   Therefore, there is an attempt to produce a high permeability thick film nano-granular material by forming a magnetic metal material into nanoparticles and dispersing it in an insulator. When this material is used, as a result of various antenna prototypes, it is said that there is a possibility that a high-performance antenna having a small size and high receiving sensitivity may be realized when used as a magnetic core of a helical antenna.

しかしながら、本材料をアンテナのような小電力用部品ではなく、大電力用部品に用いる場合、渦電流だけでなく磁性体のヒステリシス損失が無視できなくなり、これが実用化の妨げになっている。ヒステリシス損失は保磁力と関連しており、保磁力が大きい程、ヒステリシス損失は大きくなり、これを如何に抑制するかが課題になっている。   However, when this material is used not for low-power components such as antennas but for high-power components, not only eddy currents but also hysteresis loss of the magnetic material cannot be ignored, which hinders practical application. The hysteresis loss is related to the coercive force. The greater the coercive force, the greater the hysteresis loss, and how to suppress this is a problem.

一方、絶縁相を含む磁性ナノ粒子を複合化して磁性金属微粒子自体が絶縁体中に分散させる構造(ヘテログラニュラー構造)を作ることが出来る。しかしながら、内部応力等のために保磁力は大きく、損失が大きいため、高周波での高透磁率を得ることが出来ず、主に損失成分を利用する電波吸収体等の用途に用いられていたが、例えばインダクタのような低損失、高透磁率が要求されるような用途に用いることが出来なかった。   On the other hand, a structure (heterogranular structure) in which magnetic nanoparticles containing an insulating phase are combined and dispersed in the insulator can be made. However, because the coercive force is large due to internal stress etc. and the loss is large, high permeability at high frequencies cannot be obtained, and it was mainly used for applications such as radio wave absorbers that use loss components. For example, it could not be used for applications requiring low loss and high magnetic permeability such as inductors.

特開2001−358493号公報JP 2001-358493 A 特許5175884号公報Japanese Patent No. 517584

本発明が解決しようとする課題は、低保磁力の磁性複合材料を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a magnetic composite material having a low coercive force.

実施形態の磁性複合材料は、Fe、Ni及びCoから選ばれる少なくとも1種類の磁性金属を含む複数の磁性金属粒子と、金属の酸化物、窒化物、炭化物又はフッ化物から選ばれる少なくとも1種と、を備える磁性複合材料であって、磁性複合材料の平均粒径が0.1μm以上40μm以下であり、磁性複合材料の表面における複数の磁性金属粒子の平均粒径が80nm以下である。   The magnetic composite material of the embodiment includes a plurality of magnetic metal particles including at least one magnetic metal selected from Fe, Ni, and Co, and at least one selected from metal oxide, nitride, carbide, or fluoride. The average particle size of the magnetic composite material is 0.1 μm or more and 40 μm or less, and the average particle size of the plurality of magnetic metal particles on the surface of the magnetic composite material is 80 nm or less.

第1の実施形態の磁性複合材料の模式図である。It is a schematic diagram of the magnetic composite material of 1st Embodiment. 第1の実施形態の磁性複合材料の顕微鏡写真である。It is a microscope picture of the magnetic composite material of 1st Embodiment. 第2の実施形態のチップインダクタ素子の模式図である。It is a schematic diagram of the chip inductor element of the second embodiment. 第2の実施形態のトランス用インダクタ素子の模式図である。It is a schematic diagram of the inductor element for transformer of the second embodiment.

以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
本実施形態の磁性複合材料は、Fe(鉄)、Ni(ニッケル)及びCo(コバルト)から選ばれる少なくとも1種類の磁性金属を含む複数の磁性金属粒子と、金属の酸化物、窒化物、炭化物又はフッ化物から選ばれる少なくとも1種と、を備える磁性複合材料であって、磁性材料の平均粒径が0.1μm以上40μm以下であり、磁性複合材料の表面における複数の磁性金属粒子の平均粒径が80nm以下であることを特徴とする。
(First embodiment)
The magnetic composite material of this embodiment includes a plurality of magnetic metal particles containing at least one magnetic metal selected from Fe (iron), Ni (nickel), and Co (cobalt), and metal oxides, nitrides, and carbides. Or at least one selected from fluorides, wherein the magnetic material has an average particle size of 0.1 μm or more and 40 μm or less, and an average particle of a plurality of magnetic metal particles on the surface of the magnetic composite material The diameter is 80 nm or less.

本実施形態の磁性複合材料は、ヘテログラニュラー粒子と呼ばれることがある。   The magnetic composite material of this embodiment may be referred to as heterogranular particles.

図1は、実施形態の磁性複合材料100の模式図である。磁性複合材料100の表面における磁性金属粒子10(表面に観察される粒子)は実線で示されている。なお磁性複合材料100の一部についての模式図は、省略している。図2は、実施形態の磁性複合材料100の顕微鏡写真である。図2(a)と図2(b)は、いずれも10万倍で撮影されたSEM(Scnanning Electron Microscope:走査型電子顕微鏡)写真である。図2(a)に示された白点線は、図2(b)において磁性複合材料の表面における磁性金属粒子を示したものである。   FIG. 1 is a schematic view of a magnetic composite material 100 according to an embodiment. Magnetic metal particles 10 (particles observed on the surface) on the surface of the magnetic composite material 100 are indicated by solid lines. A schematic diagram of a part of the magnetic composite material 100 is omitted. FIG. 2 is a photomicrograph of the magnetic composite material 100 of the embodiment. FIGS. 2A and 2B are SEM (Scanning Electron Microscope) photographs taken at a magnification of 100,000 times. The white dotted line shown in FIG. 2 (a) indicates the magnetic metal particles on the surface of the magnetic composite material in FIG. 2 (b).

磁性金属粒子10は、Fe、Ni及びCoから選ばれる少なくとも1種類の磁性金属を含む。磁性金属となる元素は、例えば、Fe、NiまたはCoである。その中でも高い飽和磁化を実現できるFe基合金、Co基合金、FeCo基合金が特に好ましい。   The magnetic metal particle 10 includes at least one magnetic metal selected from Fe, Ni, and Co. The element that becomes the magnetic metal is, for example, Fe, Ni, or Co. Among these, Fe-based alloys, Co-based alloys, and FeCo-based alloys that can realize high saturation magnetization are particularly preferable.

Fe基合金、Co基合金としては、第2成分としてNi、Mn(マンガン)、Cu(銅)、Mo(モリブデン)、Cr(クロム)などを含有したFeNi合金、FeMn合金、FeCu合金、FeMo合金、FeCr合金、CoNi合金、CoMn合金、CoCu合金、CoMo合金、CoCr合金が挙げられる。FeCo基合金としては、第2成分として、Ni、Mn、Cu、Mo、Crを含有させた合金などが挙げられる。これらの第2成分は透磁率を向上させるのに効果的な成分である。   Fe-based alloys and Co-based alloys include FeNi alloys, FeMn alloys, FeCu alloys, FeMo alloys containing Ni, Mn (manganese), Cu (copper), Mo (molybdenum), Cr (chromium), etc. as the second component. FeCr alloy, CoNi alloy, CoMn alloy, CoCu alloy, CoMo alloy, and CoCr alloy. Examples of the FeCo-based alloy include alloys containing Ni, Mn, Cu, Mo, and Cr as the second component. These second components are effective components for improving the magnetic permeability.

磁性金属粒子10は、さらに非磁性金属を含んでいても良い。非磁性金属は、Mg(マグネシウム)、Al(アルミニウム)、Si(シリコン)、Ca(カルシウム)、Zr(ジルコニウム)、Ti(チタン)、Hf(ハフニウム)、Zn(亜鉛)、Mn(マンガン)、Ba(バリウム)、Sr(ストロンチウム)、Cr(クロム)、Mo(モリブデン)、Ag(銀)、Ga(ガリウム)、Sc(スカンジウム)、V(バナジウム)、Y(イットリウム)、Nb(ニオブ)、Pb(鉛)、Cu(銅)、In(インジウム)、Sn(スズ)、希土類元素から選ばれる少なくとも1つ以上の金属である。これら非磁性金属は酸化物の標準生成ギブスエネルギーが小さく酸化しやすい元素であり、磁性金属粒子10を被覆する酸化物被覆層(この酸化物被覆層は、磁性金属粒子10の構成成分の1つである非磁性金属を1つ以上含む酸化物もしくは複合酸化物である必要がある)の絶縁性の安定性の観点から、好ましい元素である。その中でも、Al、Siは、磁性金属粒子10の主成分であるFe、Co、Niと固溶しやすいため熱的安定性の観点から、好ましい。   The magnetic metal particle 10 may further contain a nonmagnetic metal. Nonmagnetic metals include Mg (magnesium), Al (aluminum), Si (silicon), Ca (calcium), Zr (zirconium), Ti (titanium), Hf (hafnium), Zn (zinc), Mn (manganese), Ba (barium), Sr (strontium), Cr (chromium), Mo (molybdenum), Ag (silver), Ga (gallium), Sc (scandium), V (vanadium), Y (yttrium), Nb (niobium), It is at least one or more metals selected from Pb (lead), Cu (copper), In (indium), Sn (tin), and rare earth elements. These non-magnetic metals are elements that have small Gibbs energy of standard generation and are easily oxidized, and are oxide coating layers that coat the magnetic metal particles 10 (this oxide coating layer is one of the constituent components of the magnetic metal particles 10). From the viewpoint of the insulating stability of the oxide or composite oxide containing one or more nonmagnetic metals, it is a preferable element. Among them, Al and Si are preferable from the viewpoint of thermal stability because they are easily dissolved in solid solution with Fe, Co, and Ni which are the main components of the magnetic metal particles 10.

磁性金属粒子10は、さらにカーボン及び窒素の少なくとも1つを含んでいても良い(カーボン単独、窒素単独でも良いし、カーボンと窒素両方でも良い)。カーボン及び窒素は、磁性金属と固溶する事によって、磁気異方性を大きくする事ができる有効な元素である。大きな磁気異方性を有する材料は、強磁性共鳴周波数(材料のμ’は強磁性共鳴周波数付近で大きく低下し、μ”は大きく増加)を大きくする事ができ、高周波帯域で使用する事の出来る材料となる。   The magnetic metal particles 10 may further contain at least one of carbon and nitrogen (carbon alone, nitrogen alone, or both carbon and nitrogen may be used). Carbon and nitrogen are effective elements that can increase magnetic anisotropy by solid solution with magnetic metal. A material having a large magnetic anisotropy can increase the ferromagnetic resonance frequency (μ ′ of the material greatly decreases near the ferromagnetic resonance frequency and μ ″ greatly increases) and can be used in a high frequency band. It becomes a possible material.

磁性金属粒子10に含有する非磁性金属、カーボン、窒素の含有量は、磁性金属に対していずれも、20at%以下である。含有量がそれ以上になると磁性金属粒子10の飽和磁化を下げてしまい好ましくない。また、磁性金属粒子10に含有する磁性金属と、非磁性金属と、カーボン及び窒素の少なくとも1つとは、固溶している方が好ましい。固溶する事によって、磁気異方性を効果的に向上する事ができ、それによって高周波磁気特性を向上する事が出来る。また、材料の機械的特性を向上する事が出来る。固溶しない場合は、磁性金属粒子の粒界や表面に偏析してしまい、磁気異方性や機械特性を効果的に向上させる事が出来ない。   The content of the nonmagnetic metal, carbon, and nitrogen contained in the magnetic metal particle 10 is 20 at% or less with respect to the magnetic metal. If the content is more than that, the saturation magnetization of the magnetic metal particles 10 is lowered, which is not preferable. In addition, it is preferable that the magnetic metal, the nonmagnetic metal, and at least one of carbon and nitrogen contained in the magnetic metal particle 10 are in solid solution. By solid solution, the magnetic anisotropy can be effectively improved, thereby improving the high frequency magnetic characteristics. In addition, the mechanical properties of the material can be improved. If it does not form a solid solution, it segregates at the grain boundaries and surface of the magnetic metal particles, and the magnetic anisotropy and mechanical properties cannot be improved effectively.

また、磁性金属粒子10は、多結晶粒子、単結晶粒子のいずれでも良いが、単結晶粒子の方が好ましい。単結晶粒子にすることによって、粒子を一体化させる際に磁化容易軸を揃える事ができるために、磁気異方性を制御することができ、高周波特性は多結晶の場合よりも良くなる。   The magnetic metal particles 10 may be either polycrystalline particles or single crystal particles, but single crystal particles are preferred. By using single crystal particles, the easy axis of magnetization can be aligned when the particles are integrated, so that the magnetic anisotropy can be controlled and the high frequency characteristics are better than in the case of polycrystal.

磁性金属粒子10は、粒子集合体であっても良い。1次粒子の平均粒径が10nm以上でこれが集合して平均粒径1μm以上の粒子集合体を形成していても構わない。また、1次粒子同士の間に酸化物層、窒化物層、炭化物層又はフッ化物層から選ばれる少なくとも1種が介在していても構わない。これらは、抵抗が高い層である。介在層の厚みは理想的には1nm以下である場合、1次粒子同士が磁気的に結合するためにより保磁力は小さく出来る。更にアスペクト比を大きくすれば相乗効果が得られる。   The magnetic metal particle 10 may be a particle aggregate. The average particle diameter of the primary particles may be 10 nm or more, and these may be aggregated to form a particle aggregate having an average particle diameter of 1 μm or more. Moreover, at least 1 sort (s) chosen from an oxide layer, a nitride layer, a carbide | carbonized_material layer, or a fluoride layer may interpose between primary particles. These are high resistance layers. When the thickness of the intervening layer is ideally 1 nm or less, the coercive force can be reduced because the primary particles are magnetically coupled to each other. If the aspect ratio is further increased, a synergistic effect can be obtained.

また、磁性金属粒子10はアモルファスであってもよい。金属単体でも合金でも、更には酸化物や窒化物、炭化物等の絶縁体との混合アモルファスであってもよい。   The magnetic metal particle 10 may be amorphous. It may be a single metal or an alloy, or may be an amorphous mixed with an insulator such as an oxide, nitride, or carbide.

磁性金属粒子10の一部には磁性金属粒子の構成元素からなる酸化物被覆層があってもよい。酸化物被覆層の厚さは特に限定されないが、0.1nm以上100nm以下の厚さであるとよい。0.1nm未満であると、耐酸化性が不十分であるため、取り扱いが難しい。空気中に開放したと同時に酸化が進み発熱するなどの問題が起こる可能性があり、好ましくない。また、100nmを超える場合、粒子を一体化して部材を作製する際に部材中に含まれる磁性金属粒子の充填率を下げ、部材の飽和磁化を下げてしまい、それによって透磁率を下げてしまうために好ましくない。酸化に対して安定で、且つ、飽和磁化を大きく下げないまたは透磁率を下げないために効果的な酸化物被覆層の厚さは、0.1nm以上100nm以下の厚さである。   Part of the magnetic metal particles 10 may have an oxide coating layer made of constituent elements of the magnetic metal particles. The thickness of the oxide coating layer is not particularly limited, but is preferably 0.1 nm or more and 100 nm or less. If it is less than 0.1 nm, the oxidation resistance is insufficient, and thus handling is difficult. There is a possibility that problems such as oxidation and heat generation occur at the same time as opening in the air, which is not preferable. Further, when the thickness exceeds 100 nm, when the member is made by integrating the particles, the filling rate of the magnetic metal particles contained in the member is lowered, the saturation magnetization of the member is lowered, and thereby the permeability is lowered. It is not preferable. The thickness of the oxide coating layer that is stable against oxidation and that is effective for not significantly decreasing the saturation magnetization or the magnetic permeability is 0.1 nm or more and 100 nm or less.

また、同様に前記磁性金属粒子10の表面の一部には窒化物、炭化物又はフッ化物の少なくとも1種の層が設けられていても良い。また、上記各層は、B、Ta、W、P、Gaを含んでいてもよい。各層の厚みについても特に限定されないが酸化物被覆層の場合と同様である。   Similarly, a part of the surface of the magnetic metal particle 10 may be provided with at least one layer of nitride, carbide or fluoride. Each of the layers may contain B, Ta, W, P, and Ga. The thickness of each layer is not particularly limited, but is the same as in the case of the oxide coating layer.

金属の酸化物、窒化物、炭化物又はフッ化物から選ばれる少なくとも1種20は、複数の磁性金属粒子10の周囲に設けられている。これら金属の酸化物、窒化物、炭化物又はフッ化物から選ばれる少なくとも1種20は、酸化物、窒化物、炭化物又はフッ化物を含む。より好ましくは、Fe、Ni、Co、Mg、Al、Si、Ca、Zr、Ti、Hf、Zn、Mn、Ba、Sr、Cr、Mo、Ag、Ga、Sc、V、Y、Nb、Pb、Cu、In、Sn、希土類元素から選ばれる少なくとも1つの元素を含む、酸化物、窒化物、炭化物又はフッ化物から選ばれる少なくとも1種を含む。   At least one kind 20 selected from metal oxides, nitrides, carbides or fluorides is provided around the plurality of magnetic metal particles 10. At least one kind 20 selected from oxides, nitrides, carbides or fluorides of these metals includes oxides, nitrides, carbides or fluorides. More preferably, Fe, Ni, Co, Mg, Al, Si, Ca, Zr, Ti, Hf, Zn, Mn, Ba, Sr, Cr, Mo, Ag, Ga, Sc, V, Y, Nb, Pb, It contains at least one element selected from oxide, nitride, carbide or fluoride containing at least one element selected from Cu, In, Sn and rare earth elements.

磁性複合材料100の粒径は、100kHz以上の高周波で用いるために、平均粒径は0.1μm以上40μm以下であることが好ましく、より好ましくは0.1μm以上10μmである。特に、粒径が0.1μm以上40μm以下の範囲に含まれることが好ましい。   In order to use the magnetic composite material 100 at a high frequency of 100 kHz or higher, the average particle size is preferably 0.1 μm or more and 40 μm or less, more preferably 0.1 μm or more and 10 μm. In particular, it is preferable that the particle diameter is in the range of 0.1 μm or more and 40 μm or less.

磁性複合材料100の表面における複数の磁性金属粒子10の平均粒径は80nm以下であることが、保磁力の小さい磁性複合材料を得るために好ましい。より保磁力を小さくする上で好ましいのは50nm以下、さらに好ましいのは30nm以下である。一方5nmより小さくなると超常磁性の影響が出て特性が変化してしまうため、5nm以上であることが好ましい。   The average particle diameter of the plurality of magnetic metal particles 10 on the surface of the magnetic composite material 100 is preferably 80 nm or less in order to obtain a magnetic composite material having a small coercive force. In order to further reduce the coercive force, 50 nm or less is preferable, and 30 nm or less is more preferable. On the other hand, if the thickness is smaller than 5 nm, the effect of superparamagnetism is exerted and the characteristics are changed.

磁性金属粒子10の結晶径は、高周波において低損失であるため1nm以上50nm以下であることが好ましい。より好ましくは、超常磁性の影響を抑制しつつ高周波において低損失であるため5nm以上30nm以下である。   The crystal diameter of the magnetic metal particles 10 is preferably 1 nm or more and 50 nm or less because of low loss at high frequencies. More preferably, it is 5 nm or more and 30 nm or less because of low loss at high frequency while suppressing the influence of superparamagnetism.

磁性複合材料100のアスペクト比は、1以上5以下であることが好ましく、1以上3以下であることがさらに好ましい。この理由については明らかではないが、アスペクト比の高い磁性材料100において何らかの歪みが発生しておりこれが保磁力を増加させているのではないかと予想している。   The aspect ratio of the magnetic composite material 100 is preferably 1 or more and 5 or less, and more preferably 1 or more and 3 or less. Although the reason for this is not clear, it is expected that some distortion occurs in the magnetic material 100 having a high aspect ratio, which increases the coercive force.

本実施形態の磁性複合材料100において、材料組織はSEM、TEM(Transmission Electron Microscopy:透過型電子顕微鏡)で、回折パターン(固溶の確認を含む)は、TEM−Diffraction、XRD(X−ray Diffraction:X線回折)で、構成元素の同定及び定量分析はICP(Inductively coupled plasma:誘導結合プラズマ)発光分析、XRF(X−ray Fluorescence Analysis:蛍光X線分析)、EPMA(Electron Probe Micro−Analysis:電子線マイクロアナライザ)、EDX(Energy Dispersive X−ray:エネルギー分散型X線分光法)、Fluorescence Spectrometer等で、それぞれ判別可能である。   In the magnetic composite material 100 of this embodiment, the material structure is SEM, TEM (Transmission Electron Microscope), and the diffraction pattern (including confirmation of solid solution) is TEM-Diffraction, XRD (X-ray Diffraction). : X-ray diffraction), and identification and quantitative analysis of constituent elements are ICP (Inductively coupled plasma) emission analysis, XRF (X-ray Fluorescence Analysis), EPMA (Electron Probe Micros: Analyze) Electron beam microanalyzer), EDX (Energy Dispersive X-ray), Fluore Each of them can be discriminated with a sequence spectrometer or the like.

本実施形態の磁性複合材料100の平均粒径は、SEMの観察により最も長い径を測定することで決定する。例えば球形であれば一義的に決まるが、不定形、扁平の場合、最も長い径を選択する。本実施形態の磁性材料100のアスペクト比は、このように測定された径のうち最も長い値と最も短い値を用いて求める。   The average particle diameter of the magnetic composite material 100 of this embodiment is determined by measuring the longest diameter by observation with an SEM. For example, it is uniquely determined if it is a sphere, but if it is indefinite or flat, the longest diameter is selected. The aspect ratio of the magnetic material 100 of this embodiment is obtained using the longest and shortest values of the diameters measured in this way.

磁性複合材料100の表面における複数の磁性金属粒子10の平均粒径は、100000倍(10万倍)のSEM観察により、個々の表面における粒子の最も長い対角線と最も短い対角線を平均したものをその粒径とし、10個の粒径の平均から求める。表面における磁性金属粒子10の一例は、図2(a)の白点線に囲まれた領域で示されている。   The average particle size of the plurality of magnetic metal particles 10 on the surface of the magnetic composite material 100 is the average of the longest and shortest diagonals of the particles on each surface by SEM observation of 100,000 times (100,000 times). The particle diameter is obtained from the average of 10 particle diameters. An example of the magnetic metal particle 10 on the surface is shown by a region surrounded by a white dotted line in FIG.

磁性金属粒子10の結晶径は、XRDの測定結果を用いて、Scherrerの式より求めたものとする。   The crystal diameter of the magnetic metal particle 10 is obtained from the Scherrer equation using the XRD measurement result.

次に、本実施形態の磁性複合材料100の製造方法を述べる。   Next, a method for manufacturing the magnetic composite material 100 of this embodiment will be described.

本実施形態の磁性複合材料の製造方法は、Fe、Ni及びCoから選ばれる少なくとも1種類の磁性金属を含む合金と、Mg、Al、Si、Ca、Zr、Ti、Hf、Zn、Mn、Ba、Sr、Cr、Mo、Ag、Ga、Sc、V、Y、Nb、Pb、Cu、In、Sn、希土類元素から選ばれる少なくとも1種類の元素と、酸素(O)、窒素(N)または炭素(C)のいずれかを含む磁性複合ナノ粒子を、容器内において乾式でメディアと共に攪拌することで集合一体化させ、径のより大きい磁性複合材料を作製する工程と、攪拌を所定の時間停止する工程と、を備えることを特徴とする。   The manufacturing method of the magnetic composite material of this embodiment includes an alloy containing at least one magnetic metal selected from Fe, Ni, and Co, and Mg, Al, Si, Ca, Zr, Ti, Hf, Zn, Mn, and Ba. , Sr, Cr, Mo, Ag, Ga, Sc, V, Y, Nb, Pb, Cu, In, Sn, at least one element selected from rare earth elements, and oxygen (O), nitrogen (N), or carbon (C) Magnetic composite nanoparticles containing any of (C) are aggregated and integrated by stirring together with media in a dry manner in a container, and a step of producing a magnetic composite material having a larger diameter is stopped for a predetermined time. And a process.

まず、磁性複合ナノ粒子を合成する工程について説明する。この工程は特に限定されないが、高周波誘導熱プラズマ法やレーザーアブレーション法に代表される乾式合成方法や、共沈法に代表される湿式合成方法が好ましい例として挙げられる。磁性複合ナノ粒子の径は磁性複合材料100の平均粒径より小さく10nm以上100nm以下である。   First, the process of synthesizing magnetic composite nanoparticles will be described. Although this process is not particularly limited, preferred examples include a dry synthesis method represented by a high-frequency induction thermal plasma method and a laser ablation method, and a wet synthesis method represented by a coprecipitation method. The diameter of the magnetic composite nanoparticle is smaller than the average particle diameter of the magnetic composite material 100 and is 10 nm or more and 100 nm or less.

合成された磁性複合ナノ粒子には炭素等の被覆が施されていることが好ましい。その理由は、合成された磁性複合ナノ粒子は非常に活性が高く、空気に触れた時に酸化・燃焼するためである。しかしながら不活性ガス中や真空中、また、反応性の低い液体中で取り扱うことで特に炭素等の被覆を必要とはしない。更に、例えば炭素を被覆した場合は加熱・還元処理することで炭素をガス化して除去する必要がある。これは残留炭素が導電性を持つために絶縁材として適さないためである。   The synthesized magnetic composite nanoparticles are preferably coated with carbon or the like. The reason is that the synthesized magnetic composite nanoparticles are very active and oxidize and burn when exposed to air. However, no special coating of carbon or the like is required by handling in an inert gas, in a vacuum, or in a liquid with low reactivity. Further, for example, when carbon is coated, it is necessary to gasify and remove the carbon by heating / reducing treatment. This is because the residual carbon is not suitable as an insulating material because of its conductivity.

さらに、磁性複合ナノ粒子は、被覆層で覆われていることすなわちコアシェル化していることが好ましい。例えば酸素濃度のきわめて少ない不活性ガス中に放置することで酸化皮膜を構成することで例えばAlを含む被覆層が形成され、比較的安定な状態にすることが好ましい。他にも窒化、炭化することで被覆層を形成しても良い。 Furthermore, the magnetic composite nanoparticles are preferably covered with a coating layer, that is, formed into a core shell. For example, it is preferable that a coating layer containing, for example, Al 2 O 3 is formed by forming an oxide film by leaving it in an inert gas having a very low oxygen concentration, so that it is in a relatively stable state. In addition, the coating layer may be formed by nitriding and carbonizing.

次に、磁性複合ナノ粒子を、容器内において乾式でメディアと共に攪拌することで集合一体化させ、径のより大きい磁性複合材料を作製する工程と、攪拌を所定の時間停止する工程と、について説明する。   Next, a step of producing a magnetic composite material having a larger diameter by aggregating magnetic composite nanoparticles by agitation with media in a container in a dry manner and a step of stopping the stirring for a predetermined time will be described. To do.

酸化雰囲気の容器内においてメディアと共に攪拌することで集合一体化させ、径のより大きい磁性材料を作製することは、例えば遊星ボールミルの所定の容器内に磁性複合ナノ粒子とボール等のメディアを封入し、溶剤を容器内に封入する湿式ではなく、溶剤を容器内に封入しない乾式で攪拌し、磁性複合ナノ粒子の集合体を作製することにより、行うことができる。この酸化雰囲気は、数ppmの酸素含有量の不活性雰囲気(例えばAr雰囲気)で行うことができる。この工程により、磁性金属粒子を構成する元素が、その雰囲気により酸化物を備える磁性複合材料となる。   To produce a magnetic material with a larger diameter by stirring together with media in an oxidizing atmosphere container, for example, encapsulate media such as magnetic composite nanoparticles and balls in a predetermined container of a planetary ball mill. It can be carried out by preparing a magnetic composite nanoparticle aggregate by stirring in a dry method in which the solvent is not enclosed in the container, but in a dry method in which the solvent is not enclosed in the container. This oxidizing atmosphere can be performed in an inert atmosphere (for example, Ar atmosphere) having an oxygen content of several ppm. By this step, the element constituting the magnetic metal particle becomes a magnetic composite material including an oxide depending on the atmosphere.

また、原料としてそれぞれ磁性金属粒子の窒化物、炭化物又はフッ化物の粒子と磁性金属粒子を不活性ガス雰囲気、例えばAr雰囲気の容器内においてメディアとともに撹拌することで金属の窒化物、炭化物又はフッ化物から選ばれる少なくとも1種を備える磁性複合材料となる。   In addition, the nitride, carbide or fluoride particles of magnetic metal particles and the magnetic metal particles as raw materials are stirred together with the media in a container in an inert gas atmosphere, for example, Ar atmosphere, so that the metal nitride, carbide or fluoride is stirred. It becomes a magnetic composite material provided with at least 1 sort (s) chosen from these.

容器としては、公知のメノウ製、アルミナ製、ジルコニア製、又は窒化ケイ素製等の容器を好ましく用いることができる。   As the container, known containers such as agate, alumina, zirconia, or silicon nitride can be preferably used.

ただし、本実施形態の磁性複合材料100は、上記の通常の遊星ボールミル等のメディアを用いる手法のみで製造することは困難である。なぜなら、この通常の手法のみでは磁性材料がボールおよび容器壁にすべて貼り付く為、回収することが困難であるためである。仮に無理やり薬匙等で剥離して回収した場合でも、粒径の制御および粒子内部構造の制御は出来ないため、低磁気損失の磁気材料を得ることが難しいためである。   However, it is difficult to manufacture the magnetic composite material 100 of the present embodiment only by a method using a medium such as the above-described ordinary planetary ball mill. This is because it is difficult to recover the magnetic material because all of the magnetic material sticks to the ball and the container wall only by this normal method. This is because it is difficult to obtain a magnetic material with low magnetic loss because the particle size and the internal structure of the particle cannot be controlled even if the particles are forcibly peeled off and collected.

本実施形態の磁性複合材料100の製造方法においては、上記の遊星ボールミル等による攪拌を所定の時間行った後に、攪拌を停止して磁性複合材料の十分な時間の冷却をおこなう。これにより、安定した低保磁力を有する磁性複合材料を作製することができる。本発明者らが鋭意検討したところによると、所定の時間(冷却時間)は、30分以上であることが好ましい。   In the manufacturing method of the magnetic composite material 100 of this embodiment, after stirring for a predetermined time by the planetary ball mill or the like, the stirring is stopped and the magnetic composite material is cooled for a sufficient time. Thereby, the magnetic composite material which has the stable low coercive force can be produced. According to the earnest study by the present inventors, the predetermined time (cooling time) is preferably 30 minutes or more.

この工程を採用することで、本発明の複数の磁性金属粒子と、金属の酸化物、窒化物、炭化物又はフッ化物から選ばれる少なくとも1種と、を備える磁性複合材料を得ることができ、その平均粒径さらには表面における複数の磁性金属粒子の平均粒径を制御することが可能となる。   By adopting this step, a magnetic composite material comprising a plurality of magnetic metal particles of the present invention and at least one selected from metal oxides, nitrides, carbides or fluorides can be obtained. It becomes possible to control the average particle diameter and further the average particle diameter of the plurality of magnetic metal particles on the surface.

また、攪拌を所定の時間停止する工程の後に、遊星ボールミルの攪拌の回転を逆回転にして攪拌する工程を用いてもよい。   In addition, after the step of stopping the stirring for a predetermined time, a step of stirring by rotating the stirring of the planetary ball mill in the reverse direction may be used.

さらに、Fe、Ni及びCoから選ばれる少なくとも1種類の磁性金属を含む合金と、Mg、Al、Si、Ca、Zr、Ti、Hf、Zn、Mn、Ba、Sr、Cr、Mo、Ag、Ga、Sc、V、Y、Nb、Pb、Cu、In、Sn、希土類元素から選ばれる少なくとも1種類の元素と、酸素(O)、窒素(N)または炭素(C)のいずれかを含む磁性複合ナノ粒子を、容器内において乾式でメディアと共に攪拌することで集合一体化させ、径のより大きい磁性複合材料を作製する工程と、攪拌を停止する工程と、を所定の回数繰り返しても良い。ここで所定の回数とは、例えば2回以上であるが、特に限定されない。   Further, an alloy containing at least one magnetic metal selected from Fe, Ni and Co, and Mg, Al, Si, Ca, Zr, Ti, Hf, Zn, Mn, Ba, Sr, Cr, Mo, Ag, Ga , Sc, V, Y, Nb, Pb, Cu, In, Sn, a magnetic composite containing at least one element selected from rare earth elements and any of oxygen (O), nitrogen (N), and carbon (C) The step of producing a magnetic composite material having a larger diameter and the step of stopping stirring may be repeated a predetermined number of times by bringing the nanoparticles into a container and aggregating them together with a medium in a dry manner. Here, the predetermined number of times is, for example, two times or more, but is not particularly limited.

また、この後に、磁性複合材料100について水素中で1時間程度の処理(熱処理)をしてもよい。ここで熱処理の温度は例えば400℃程度である。   Thereafter, the magnetic composite material 100 may be treated (heat treatment) in hydrogen for about 1 hour. Here, the temperature of the heat treatment is, for example, about 400 ° C.

本実施形態の磁性複合材料100によれば、低保磁力の磁性複合材料の提供が可能となる。   According to the magnetic composite material 100 of the present embodiment, a magnetic composite material having a low coercive force can be provided.

(第2の実施形態)
本実施形態は、第1の実施形態に係る磁性複合材料を用いることを特徴とするインダクタ素子である。ここで、第1の実施形態と重複する点については、記載を省略する。
(Second Embodiment)
The present embodiment is an inductor element using the magnetic composite material according to the first embodiment. Here, the description overlapping with the first embodiment is omitted.

図3は、本実施形態のチップインダクタ素子200の模式図である。磁性複合材料100の内部にコイル102が配置されている。コイル102の両端は、2個の電極108とそれぞれ接続されている。   FIG. 3 is a schematic diagram of the chip inductor element 200 of the present embodiment. A coil 102 is disposed inside the magnetic composite material 100. Both ends of the coil 102 are connected to two electrodes 108, respectively.

図4は、本実施形態のトランス用インダクタ素子300の模式図である。トランス用インダクタ素子200は、図4(a)のように、磁性複合材料100の周囲に第1のコイル104と第2のコイル106とが巻き付けられている形態を有する。第1のコイル104の両端と第2のコイル106との両端には、図示しない電極が接続されていてもよい。   FIG. 4 is a schematic diagram of the transformer inductor element 300 of the present embodiment. The transformer inductor element 200 has a configuration in which a first coil 104 and a second coil 106 are wound around a magnetic composite material 100 as shown in FIG. Electrodes (not shown) may be connected to both ends of the first coil 104 and both ends of the second coil 106.

図4(b)は、本実施形態のトランス用インダクタ素子300における磁性金属粒子10の扁平面の配向の仕方を示したものである。磁性金属粒子10が扁平粒子である場合、その扁平面は、図4(b)のように、xy面内に配向されることが好ましい。これにより、第1のコイル104の軸方向および第2のコイル106の軸方向における磁性部材の透磁率をより増加させることができるためである。   FIG. 4B shows how the flat orientation of the magnetic metal particles 10 in the transformer inductor element 300 of this embodiment is shown. When the magnetic metal particle 10 is a flat particle, the flat surface is preferably oriented in the xy plane as shown in FIG. This is because the magnetic permeability of the magnetic member in the axial direction of the first coil 104 and the axial direction of the second coil 106 can be further increased.

本実施形態によれば、損失が小さく高い透磁率を高周波で得ることができるインダクタ素子が提供される。   According to the present embodiment, an inductor element capable of obtaining a high permeability with a small loss at a high frequency is provided.

以下に、実施例を比較例と対比しながらより詳細に説明する。   Hereinafter, examples will be described in more detail in comparison with comparative examples.

(実施例1)
平均粒径100nmのFeNiを酸化雰囲気で乾式遊星ボールミルにて15分処理した後、30分冷却する(乾式遊星ボールミルによる攪拌を停止する)ということを繰り返し、延べ240分処理してこれを回収することで、複数のFeNi粒子と、Fe、Niの少なくともいずれか1種以上の酸化物を備え、平均粒径40μm、表面に観察される磁性金属粒子の平均粒径が30nmの磁性複合材料を得た。
Example 1
FeNi having an average particle diameter of 100 nm is treated in an oxidizing atmosphere for 15 minutes in a dry planetary ball mill and then cooled for 30 minutes (stopping stirring by the dry planetary ball mill) is repeated for a total of 240 minutes to recover this. Thus, a magnetic composite material comprising a plurality of FeNi particles and at least one oxide of Fe and Ni, an average particle size of 40 μm, and an average particle size of magnetic metal particles observed on the surface of 30 nm is obtained. It was.

(比較例1)
平均粒径50μmのFeNiを酸化雰囲気で乾式遊星ボールミルにて15分処理した後、30分冷却するということを繰り返し、延べ60分処理してこれを回収することで、複数のFeNi粒子と、Fe、Niの少なくともいずれか1種以上の酸化物を備え、平均粒径40μm、表面に観察される磁性金属粒子の平均粒径が100nmの磁性複合材料を得た
(Comparative Example 1)
FeNi having an average particle size of 50 μm is treated in a dry planetary ball mill in an oxidizing atmosphere for 15 minutes, and then cooled for 30 minutes. The treatment is repeated for a total of 60 minutes to recover a plurality of FeNi particles, Fe A magnetic composite material comprising at least one oxide of Ni, an average particle size of 40 μm, and an average particle size of magnetic metal particles observed on the surface of 100 nm was obtained.

(実施例1−2)
平均粒径50nmのFeNi−Siを酸化雰囲気で乾式遊星ボールミルにて15分処理した後、60分冷却するということを繰り返し、延べ180分処理してこれを回収後、水素中で1時間処理することで、複数のFeNi−Si粒子と、Fe、Ni、Siの少なくともいずれか1種以上の酸化物を備え、平均粒径35μm、表面に観察される磁性金属粒子の平均粒径が13nmの磁性複合材料を得た。
(Example 1-2)
FeNi-Si with an average particle size of 50 nm is treated in an oxidizing atmosphere for 15 minutes with a dry planetary ball mill, then repeatedly cooled for 60 minutes, treated for a total of 180 minutes, recovered, and then treated in hydrogen for 1 hour. Thus, a magnetic material comprising a plurality of FeNi-Si particles and at least one oxide of Fe, Ni, and Si, an average particle size of 35 μm, and an average particle size of magnetic metal particles observed on the surface of 13 nm. A composite material was obtained.

(実施例2)
平均粒径50nmのFeNiを酸化雰囲気で乾式遊星ボールミルにて15分処理した後、60分冷却するということを繰り返し、延べ120分処理してこれを回収することで、複数のFeNi粒子と、Fe、Niの少なくともいずれか1種以上の酸化物を備え、平均粒径20μm、表面に観察される磁性金属粒子の平均粒径が20nmの磁性複合材料を得た。
(Example 2)
By treating FeNi with an average particle size of 50 nm for 15 minutes in a dry planetary ball mill in an oxidizing atmosphere, cooling for 60 minutes is repeated for a total of 120 minutes to collect a plurality of FeNi particles and Fe A magnetic composite material comprising at least one oxide of Ni, an average particle diameter of 20 μm, and an average particle diameter of magnetic metal particles observed on the surface of 20 nm was obtained.

(比較例2)
平均粒径10μmのFeNiを酸化雰囲気で乾式遊星ボールミルにて15分処理した後、60分冷却するということを繰り返し、延べ60分処理してこれを回収することで、複数のFeNi粒子と、Fe、Niの少なくともいずれか1種以上の酸化物を備え、平均粒径20μm、表面に観察される磁性金属粒子の平均粒径が90nmの磁性複合材料を得た。
(Comparative Example 2)
FeNi having an average particle size of 10 μm is treated for 15 minutes in a dry planetary ball mill in an oxidizing atmosphere, and then cooled for 60 minutes. The treatment is repeated for a total of 60 minutes to recover a plurality of FeNi particles, Fe A magnetic composite material comprising at least one oxide of Ni, an average particle diameter of 20 μm, and an average particle diameter of magnetic metal particles observed on the surface of 90 nm was obtained.

(実施例2−1)
平均粒径50nmのFeCoを酸化雰囲気で乾式遊星ボールミルにて15分処理した後、30分冷却するということを繰り返し、延べ90分処理してこれを回収することで、複数のFeCo粒子と、Fe、Coの少なくともいずれか1種以上の酸化物を備え、平均粒径15μm、表面に観察される磁性金属粒子の平均粒径が30nmの磁性複合材料を得た。
(Example 2-1)
By treating FeCo with an average particle size of 50 nm in an oxidizing atmosphere for 15 minutes in a dry planetary ball mill, cooling for 30 minutes is repeated for a total of 90 minutes to collect a plurality of FeCo particles and Fe A magnetic composite material comprising at least one oxide of Co and Co, having an average particle diameter of 15 μm and an average particle diameter of magnetic metal particles observed on the surface of 30 nm was obtained.

(実施例3)
平均粒径50nmのFeNi−Siを酸化雰囲気で乾式遊星ボールミルにて15分処理した後、30分冷却、次の処理は逆回転にするということを繰り返し、延べ120分処理してこれを回収後、水素中で1時間処理することで、複数のFeNi−Si粒子と、Fe、Ni、Siの少なくともいずれか1種以上の酸化物を備え、粒径25μm、表面に観察される磁性金属粒子の平均粒径が15nmの磁性複合材料を得た。
(Example 3)
FeNi-Si with an average particle size of 50 nm is treated in an oxidizing atmosphere for 15 minutes in a dry planetary ball mill, then cooled for 30 minutes, and the next treatment is repeated in reverse rotation. By treating in hydrogen for 1 hour, a plurality of FeNi-Si particles and at least one oxide of Fe, Ni, Si are included, and the particle diameter is 25 μm. A magnetic composite material having an average particle size of 15 nm was obtained.

(比較例3)
平均粒径50μmのFeNi−Siを酸化雰囲気で乾式遊星ボールミルにて15分処理した後、30分冷却、次の処理は逆回転にするということを繰り返し、延べ120分処理してこれを回収、水素中で1時間処理することで、複数のFeNi−Si粒子と、Fe、Ni、Siの少なくともいずれか1種以上の酸化物を備え、粒径25μm、表面に観察される磁性金属粒子の平均粒径が110nmの磁性複合材料を得た。この磁性材料の保磁力を測定したところ97Oeであった。
(Comparative Example 3)
FeNi-Si with an average particle size of 50 μm was treated in an oxidizing atmosphere with a dry planetary ball mill for 15 minutes, then cooled for 30 minutes, and the next treatment was repeated in reverse rotation, and treated for a total of 120 minutes to recover this, By treating in hydrogen for 1 hour, it comprises a plurality of FeNi-Si particles and at least one oxide of Fe, Ni, Si, and has a particle diameter of 25 μm and an average of magnetic metal particles observed on the surface A magnetic composite material having a particle size of 110 nm was obtained. The coercive force of this magnetic material was measured and found to be 97 Oe.

(実施例3‐2)
平均粒径50nmのFeNi−Siを酸化雰囲気で乾式遊星ボールミルにて15分処理した後、30分冷却、次の処理は逆回転にするということを繰り返し、延べ120分処理して、更にアセトンを加え、乾式同様に湿式で延べ30分処理これを回収後、水素中で1時間処理することで、複数のFeNi−Si粒子と、Fe、Ni、Siの少なくともいずれか1種以上の酸化物を備え、粒径25μm、表面に観察される磁性金属粒子の平均粒径が10nmの磁性複合材料を得た。
(Example 3-2)
FeNi-Si with an average particle size of 50 nm is treated in an oxidizing atmosphere with a dry planetary ball mill for 15 minutes, then cooled for 30 minutes, and the next treatment is repeated in reverse rotation for a total of 120 minutes. In addition, in the same manner as dry type, it is processed in a total of 30 minutes in a wet process. After this is recovered, it is processed in hydrogen for 1 hour, so that a plurality of FeNi-Si particles and at least one oxide of Fe, Ni, and Si can be obtained. A magnetic composite material having a particle diameter of 25 μm and an average particle diameter of magnetic metal particles observed on the surface of 10 nm was obtained.

(実施例3−3)
平均粒径50nmのFeNi−Siを酸化雰囲気で乾式遊星ボールミルにて15分処理した後、30分冷却、次の処理は逆回転にするということを繰り返し、延べ120分処理して、更にアセトンを加え、乾式同様に湿式で延べ120分処理これを回収後、水素中で1時間処理することで、複数のFeNi−Si粒子と、Fe、Ni、Siの少なくともいずれか1種以上の酸化物を備え、粒径40μm、表面に観察される磁性金属粒子の平均粒径が10nmの磁性材料を得た。この磁性材料の保磁力を測定したところ15Oeであった。
(Example 3-3)
FeNi-Si with an average particle size of 50 nm is treated in an oxidizing atmosphere with a dry planetary ball mill for 15 minutes, then cooled for 30 minutes, and the next treatment is repeated in reverse rotation for a total of 120 minutes. In addition, in the same way as dry, it is treated in a total of 120 minutes in a wet process. After this is recovered, it is treated in hydrogen for 1 hour, so that a plurality of FeNi-Si particles and at least one oxide of Fe, Ni, and Si are obtained. A magnetic material having a particle diameter of 40 μm and an average particle diameter of magnetic metal particles observed on the surface of 10 nm was obtained. The coercive force of this magnetic material was measured and found to be 15 Oe.

(実施例4)
平均粒径50nmのFeNi−Alを酸化雰囲気で乾式遊星ボールミルにて15分処理した後、30分冷却、次の処理は逆回転にするということを繰り返し、延べ120分処理して回収後、水素中で1時間処理することで、粒径25μm、表面に観察される磁性金属粒子の平均粒径が10nmの磁性複合材料を得た。この磁性複合材料の断面TEMを観察したところ、この磁性複合材料の構造は、FeNiAlO酸化物リッチマトリクス中にFeNiリッチ磁性金属微粒子が分散した、ヘテログラニュラー(HG)構造であった。
Example 4
FeNi-Al having an average particle size of 50 nm was treated in an oxidizing atmosphere for 15 minutes with a dry planetary ball mill, then cooled for 30 minutes, and the next treatment was repeated in reverse rotation. In the treatment for 1 hour, a magnetic composite material having a particle diameter of 25 μm and an average particle diameter of magnetic metal particles observed on the surface of 10 nm was obtained. When a cross-sectional TEM of the magnetic composite material was observed, the structure of the magnetic composite material was a hetero granular (HG) structure in which FeNi-rich magnetic metal fine particles were dispersed in a FeNiAlO oxide-rich matrix.

(実施例4−2)
平均粒径50nmのFeCo−Siを酸化雰囲気で乾式遊星ボールミルにて15分処理した後、30分冷却、次の処理は逆回転にするということを繰り返し、延べ120分処理して回収、更にアセトンを加え、乾式同様に湿式で延べ120分処理これを回収後、水素中で1時間処理することで、粒径0.5μm、表面に観察される微粒子の平均粒径が10nmの磁性複合材料を得た。この磁性複合材料の断面TEMを観察したところ、この磁性複合材料の構造は、FeCoSiO酸化物リッチマトリクス中にFeCoリッチ磁性金属微粒子が分散した、ヘテログラニュラー(HG)構造であった。
(Example 4-2)
FeCo-Si with an average particle size of 50 nm is treated in an oxidizing atmosphere for 15 minutes with a dry planetary ball mill, then cooled for 30 minutes, and the next treatment is repeated in reverse rotation. In the same manner as the dry process, the wet process is performed for 120 minutes. After recovering this, it is treated in hydrogen for 1 hour to obtain a magnetic composite material having a particle diameter of 0.5 μm and an average particle diameter of 10 nm of fine particles observed on the surface. Obtained. When a cross-sectional TEM of the magnetic composite material was observed, the structure of the magnetic composite material was a heterogranular (HG) structure in which FeCo-rich magnetic metal fine particles were dispersed in an FeCoSiO oxide-rich matrix.

(実施例5)
平均粒径10μmのFeNi粒子を酸化雰囲気で乾式遊星ボールミルにて15分処理した後、30分冷却、次の処理は逆回転にするということを繰り返し、延べ240分処理して回収、水素中で1時間処理することで、粒径40μm、表面に観察される磁性金属粒子の平均粒径が10nmの磁性複合材料を得た。この磁性複合材料の断面TEMを観察したところ、この磁性複合材料の構造は、FeNi酸化物リッチマトリクス中にFeNiリッチ磁性金属微粒子が分散した、ヘテログラニュラー(HG)構造であった。
(Example 5)
FeNi particles with an average particle size of 10 μm were treated in an oxidizing atmosphere for 15 minutes in a dry planetary ball mill, then cooled for 30 minutes, and the next treatment was repeated in reverse rotation. By treating for 1 hour, a magnetic composite material having a particle diameter of 40 μm and an average particle diameter of magnetic metal particles observed on the surface of 10 nm was obtained. When a cross-sectional TEM of the magnetic composite material was observed, the structure of the magnetic composite material was a heterogranular (HG) structure in which FeNi-rich magnetic metal fine particles were dispersed in an FeNi oxide-rich matrix.

(実施例5−2)
平均粒径50nmのFeCr‐Si粒子を酸化雰囲気で乾式遊星ボールミルにて15分処理した後、30分冷却、次の処理は逆回転にするということを繰り返し、延べ120分処理して回収後、水素中で1時間処理することで、複数のFeCr−Si粒子と、Fe、Cr、Siの少なくともいずれか1種以上の酸化物を備え、粒径35μm、表面に観察される磁性金属粒子の平均粒径が10nmの磁性材料を得た。
(Example 5-2)
After processing the FeCr-Si particles with an average particle size of 50 nm in an oxidizing atmosphere for 15 minutes in a dry planetary ball mill, cooling for 30 minutes, and the next treatment is reverse rotation, and after processing for a total of 120 minutes, recovery, By treating in hydrogen for 1 hour, it comprises a plurality of FeCr-Si particles and at least one oxide of Fe, Cr, Si, and has a particle diameter of 35 μm and an average of magnetic metal particles observed on the surface A magnetic material having a particle size of 10 nm was obtained.

(比較例4)
平均粒径100nmのFeNiをアセトンを用いた湿式遊星ボールミルにて15分処理した後、15分冷却するということを繰り返し、延べ240分処理してこれを回収することで、複数のFeNi粒子と、Fe、Niの少なくともいずれか1種以上の酸化物を備え、平均粒径40μm、表面に観察される磁性金属粒子の平均粒径が19nmの磁性材料を得た。なお、15分冷却は、通常行われる、所定のマシン冷却時間である。
(Comparative Example 4)
By treating FeNi having an average particle size of 100 nm for 15 minutes with a wet planetary ball mill using acetone, cooling for 15 minutes is repeated for a total of 240 minutes to collect a plurality of FeNi particles, A magnetic material having at least one oxide of Fe and Ni, an average particle diameter of 40 μm, and an average particle diameter of magnetic metal particles observed on the surface of 19 nm was obtained. The 15-minute cooling is a predetermined machine cooling time that is normally performed.

(比較例5)
平均粒径100nmのFeNiを酸化雰囲気で乾式遊星ボールミルにて15分処理した後、15分冷却するということを繰り返し、延べ240分処理したところ、ボールと容器内にほとんどすべての材料が付着して回収することが困難であった。なお、15分冷却は、通常行われる、所定のマシン冷却時間である。
(Comparative Example 5)
When FeNi with an average particle size of 100 nm was treated in an oxidizing atmosphere for 15 minutes with a dry planetary ball mill and then cooled for 15 minutes, the treatment was repeated for a total of 240 minutes. It was difficult to recover. The 15-minute cooling is a predetermined machine cooling time that is normally performed.

各実施例、比較例により得られた磁性複合材料について、保磁力(Oe)の測定、XRDで測定した結晶径(nm)、磁性複合材料のアスペクト比を測定した。表1に、実施例と比較例の結果をまとめて示す。   About the magnetic composite material obtained by each Example and the comparative example, the measurement of the coercive force (Oe), the crystal diameter (nm) measured by XRD, and the aspect ratio of the magnetic composite material were measured. Table 1 summarizes the results of the examples and comparative examples.

表1に示すように、比較例1、2、3においては乾式遊星ボールミルで処理する前の原材料の粒径が50μm、10μm、50μmと大きいため保磁力が85Oe、55Oe、97Oeと大きくなってしまった。比較例3−2においてはアスペクト比が10と大きかったため保磁力15Oeと大きくなった。(実施例3−2ではアスペクト比を抑えて保磁力を小さくしている)比較例4においてはアセトンを使った湿式の攪拌であり、また冷却する所定の時間(遊星ボールミルによる攪拌を停止する所定の時間)が15分と短かったため保磁力が70Oeと大きくなってしまった。比較例5においては乾式の攪拌であったが、冷却する時間(遊星ボールミルによる攪拌を停止する所定の時間)が15分と短かったため、ボールと容器内にほとんどすべての材料が付着して回収することが困難であった。その他の実施例においては、良好な結果が得られた。   As shown in Table 1, in Comparative Examples 1, 2, and 3, the coercive force is as large as 85 Oe, 55 Oe, and 97 Oe because the particle size of the raw material before processing with the dry planetary ball mill is as large as 50 μm, 10 μm, and 50 μm. It was. In Comparative Example 3-2, since the aspect ratio was as large as 10, the coercive force was as large as 15 Oe. (In Example 3-2, the aspect ratio is reduced to reduce the coercive force) In Comparative Example 4, it is wet stirring using acetone, and a predetermined time for cooling (predetermined to stop stirring by the planetary ball mill) ) Was as short as 15 minutes, and the coercive force became as large as 70 Oe. In Comparative Example 5, it was dry stirring, but since the cooling time (predetermined time for stopping stirring by the planetary ball mill) was as short as 15 minutes, almost all the material adhered and collected in the ball and the container. It was difficult. In other examples, good results were obtained.

表2に、アスペクト比とHc(保磁力)の関係を示す。   Table 2 shows the relationship between the aspect ratio and Hc (coercive force).

表2に示すように、アスペクト比が小さいほど保磁力は小さくなり、アスペクト比が5で保磁力9.4Oe、アスペクト比が2で7.5Oeという保磁力が得られた。   As shown in Table 2, the smaller the aspect ratio, the smaller the coercive force, and a coercive force of 9.4 Oe with an aspect ratio of 5 and 7.5 Oe with an aspect ratio of 2 was obtained.

以上述べた少なくとも一つの実施形態の磁性材料によれば、Fe、Ni及びCoから選ばれる少なくとも1種類の磁性金属を含む複数の磁性金属粒子と、複数の磁性金属粒子の周囲に設けられた酸化物、窒化物、炭化物又はフッ化物を含む絶縁体と、を備える磁性材料であって、磁性材料の粒径が0.1μm以上40μm以下であり、磁性材料の表面における複数の磁性金属粒子の平均粒径が80nm以下であることを特徴とすることにより、低保磁力の磁性材料の提供が可能となる。   According to the magnetic material of at least one embodiment described above, a plurality of magnetic metal particles including at least one magnetic metal selected from Fe, Ni and Co, and an oxidation provided around the plurality of magnetic metal particles And an insulator containing nitride, nitride, carbide, or fluoride, wherein the magnetic material has a particle size of 0.1 μm or more and 40 μm or less, and an average of a plurality of magnetic metal particles on the surface of the magnetic material By having a particle size of 80 nm or less, a magnetic material having a low coercive force can be provided.

本発明のいくつかの実施形態および実施例を説明したが、これらの実施形態および実施例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments and examples of the present invention have been described, these embodiments and examples have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

10 磁性金属粒子
20 金属の酸化物、窒化物、炭化物又はフッ化物から選ばれる少なくとも1種
100 磁性材料
102 コイル
104 第1のコイル
106 第2のコイル
108 電極
200 チップインダクタ素子
300 トランス用インダクタ素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Magnetic metal particle 20 At least 1 sort (s) chosen from metal oxide, nitride, carbide, or fluoride 100 Magnetic material 102 Coil 104 First coil 106 Second coil 108 Electrode 200 Chip inductor element 300 Inductor element for transformer

Claims (7)

Fe、Ni及びCoから選ばれる少なくとも1種類の磁性金属を含む複数の磁性金属粒子と、金属の酸化物、窒化物、炭化物又はフッ化物から選ばれる少なくとも1種と、を備える磁性複合材料であって、
前記磁性複合材料の平均粒径が0.1μm以上40μm以下であり、前記磁性複合材料の表面における前記複数の磁性金属粒子の平均粒径が80nm以下である磁性複合材料。
A magnetic composite material comprising a plurality of magnetic metal particles containing at least one magnetic metal selected from Fe, Ni, and Co, and at least one selected from metal oxides, nitrides, carbides, or fluorides. And
A magnetic composite material in which an average particle diameter of the magnetic composite material is 0.1 μm or more and 40 μm or less, and an average particle diameter of the plurality of magnetic metal particles on the surface of the magnetic composite material is 80 nm or less.
前記磁性金属粒子の結晶径は1nm以上50nm以下である請求項1に記載の磁性複合材料。   The magnetic composite material according to claim 1, wherein a crystal diameter of the magnetic metal particles is 1 nm or more and 50 nm or less. 前記磁性複合材料のアスペクト比は1以上5以下である請求項1又は請求項2に記載の磁性複合材料。   The magnetic composite material according to claim 1, wherein an aspect ratio of the magnetic composite material is 1 or more and 5 or less. 前記金属の酸化物、窒化物、炭化物又はフッ化物は、Fe、Ni、Co、Mg、Al、Si、Ca、Zr、Ti、Hf、Zn、Mn、Ba、Sr、Cr、Mo、Ag、Ga、Sc、V、Y、Nb、Pb、Cu、In、Sn、希土類元素から選ばれる少なくとも1つの元素を含む請求項1ないし請求項3いずれか一項に記載の磁性複合材料。   The metal oxide, nitride, carbide or fluoride is Fe, Ni, Co, Mg, Al, Si, Ca, Zr, Ti, Hf, Zn, Mn, Ba, Sr, Cr, Mo, Ag, Ga. 4. The magnetic composite material according to claim 1, comprising at least one element selected from the group consisting of: Sc, V, Y, Nb, Pb, Cu, In, Sn, and a rare earth element. 請求項1ないし請求項4いずれか一項記載の磁性複合材料を用いるインダクタ素子。   An inductor element using the magnetic composite material according to any one of claims 1 to 4. Fe、Ni及びCoから選ばれる少なくとも1種類の磁性金属を含む合金と、Mg、Al、Si、Ca、Zr、Ti、Hf、Zn、Mn、Ba、Sr、Cr、Mo、Ag、Ga、Sc、V、Y、Nb、Pb、Cu、In、Sn、希土類元素から選ばれる少なくとも1種類の元素と、酸素(O)、窒素(N)または炭素(C)のいずれかを含む磁性複合ナノ粒子を、容器内において乾式でメディアと共に攪拌することで集合一体化させ、径のより大きい磁性複合材料を作製する工程を備える磁性複合材料の製造方法。   An alloy containing at least one magnetic metal selected from Fe, Ni and Co, and Mg, Al, Si, Ca, Zr, Ti, Hf, Zn, Mn, Ba, Sr, Cr, Mo, Ag, Ga, Sc , V, Y, Nb, Pb, Cu, In, Sn, magnetic composite nanoparticles containing at least one element selected from rare earth elements and any of oxygen (O), nitrogen (N), and carbon (C) A method for producing a magnetic composite material comprising a step of producing a magnetic composite material having a larger diameter by aggregating and integrating together by agitating together with media in a dry manner in a container. 前記攪拌を所定の時間停止する工程をさらに備える請求項6記載の磁性複合材料の製造方法。   The method for producing a magnetic composite material according to claim 6, further comprising a step of stopping the stirring for a predetermined time.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5175884B2 (en) * 2010-03-05 2013-04-03 株式会社東芝 Nanoparticle composite material, antenna device using the same, and electromagnetic wave absorber
JP2014207288A (en) * 2013-04-11 2014-10-30 株式会社デンソー Soft magnetic material for magnetic core, powder-compact magnetic core and coil member

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5175884B2 (en) * 2010-03-05 2013-04-03 株式会社東芝 Nanoparticle composite material, antenna device using the same, and electromagnetic wave absorber
JP2014207288A (en) * 2013-04-11 2014-10-30 株式会社デンソー Soft magnetic material for magnetic core, powder-compact magnetic core and coil member

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3702324A1 (en) * 2019-02-26 2020-09-02 LGC Genomics GmbH Method for producing microparticles covered with magnetic or magnetisable nanoparticles

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